[发明专利]超长焦距空间相机焦距的精密测量方法

说明书

技术领域

本发明涉及光学测量方法技术领域，具体涉及一种超长焦距相机焦距的测量方法。

背景技术

目前在空间对地遥感、空间摄影领域中，无论军事还是民用领域都在努力发展高分辨力的空间相机。当空间相机轨道高度和CCD像元尺寸一定时，增长焦距可以提高对地面的像元分辨力，但是随着焦距加长近10m时，目前国内还没有配套的检测设备能够对焦距进行精确的测量。

美国航空航天局(NASA)与欧洲航天局(ESA)的合作项目哈勃望远镜焦距57.6m。美国航空航天局(NASA)与欧洲航天局(ESA)合作研制的詹姆斯·韦伯空间望远镜(James Webb Space Telescope，缩写JWST)焦距108m。美国宇航宇局NASA研制的钱德拉X射线太空望远镜焦距10m。由于技术的保密性，很难查到他们的焦距的测量方法，但这些项目都已解决了焦距的精密测量。

目前国内空间相机的焦距一般在2m～10m范围内，而且随着科技的发展、探测侦查的需求，相机的焦距会逐渐的加长。

目前国内测量焦距的方法有：放大率放、精密测量法、固定共轭距离法、附加已知焦距透镜方法、反转法等等。比较常用的是放大率法及精密测角法。

放大率法测量焦距的精度一般可以达到0.2％，精密测角法测量焦距的精度一般可以达到0.1％。通过研制高精度精密转台，目前国内精密测角法的测量精度可以达到0.03％。

放大率法测量相机焦距是需要有焦距值大于相机焦距3倍以上的平行光管提供目标像；精密测角法需要有焦距值大于相机焦距3倍以上的平行光管来定相机的焦面。国内现有平行光管焦距最长为20m，所以现阶段只能高精度的测量焦距不长于7m的相机，焦距长于7m时测量精度将急剧下降。

本发明从光学测量基础理论出发，提出了一种新型的检测相机焦距的方法，此方法不在受限于平行光管的焦距，在此方法中用干涉测量相机波像差时即可测量相机的焦距，测量精度可以达到0.03％。

由于本方法不受限于平行光管，不但可以检验日益需求的长焦距相机，还可以检验现阶段各相机。

发明内容

本发明为解决现有测量长焦距相机焦距时测量精度低、配套设备需求经费高等问题，提供了一种超长焦距空间相机焦距的精密测量方法。

超长焦距空间相机焦距的精密测量方法，该方法由以下步骤实现：

步骤一、采用球径仪测量4D干涉仪球面标准镜的曲率半径，采用镜面定位仪测量所述4D干涉仪球面标准镜的透镜厚度，并根据获得的曲率半径及透镜厚度计算4D干涉仪球面标准镜的焦距；

步骤二、将所述4D干涉仪球面标准镜安装到4D干涉仪上，并将4D干涉仪放置五维调整台上；

步骤三、采用镜面定位仪测量基准尺的长度，并将测量长度后基准尺放置在二维调整台上；

步骤四、将被测相机、平面镜及基准尺放置在所述4D干涉仪的前方并进行粗调整，并通过步骤二中所述的4D干涉仪的五维调整台以及平面镜的调整机构对4D干涉仪及平面镜精细调整；使被测相机的干涉图在4D干涉仪的探测器上成像；

步骤五、采用四象限分析法计算探测器上的成像，获得基准尺的像的长度；

步骤六、根据步骤一获得的4D干涉仪球面标准镜的焦距，步骤三获得的基准尺长度以及步骤五获得的基准尺像的长度，获得被测相机的焦距。

本发明的有益效果：本发明采用放大率法测量相机焦距，依靠干涉仪标准镜的高精度测量及基准尺长度的高精度测量，实现了相机焦距的高精度测量，同时大大降低的光路调试的时间、以及测量所需配套设备的费用。本发明具有检测精度高、测量成本低、环境稳定性好及测量相机焦距覆盖宽的特点，本发明特别适用于长焦距相机的测量。

附图说明

图1为传统放大率法测量相机焦距原理图；

图2为现有测角法测量相机焦距原理图；

图3为采用本发明所述的超长焦距空间相机焦距的精密测量方法的测量原理图。

具体实施方式

具体实施方式一、结合图1至图3说明本实施方式，超长焦距空间相机焦距的精密测量方法，该方法中采用的测量设备包括4D干涉仪9、4D干涉仪球面标准镜10、平面镜11和基准尺12；其测量过程为：